1、第第 1 1 节节 DNADNA 是主要的遗传物质是主要的遗传物质 自主梳理 1.对遗传物质的早期推测 2.两种肺炎链球菌的比较 3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验 4.艾弗里的肺炎链球菌转化实验 在人工培养基中繁殖 【科学方法】 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” (1)S 型细菌的 DNA 可使小鼠死亡。() 提示：并非 S 型细菌的 DNA 使小鼠死亡，而是 S 型细菌的 DNA 使活的 R 型菌 转化为有毒性的 S 型菌导致小鼠死亡。 (2)艾弗里实验中自变量的控制采取了减法原理。() (3)格里菲思的实验结果没有具体证明哪一种物质是遗传物质。() (4)艾弗里的实验证明转化因子是
2、 DNA。() 典例 1 (2019 天化中学期末)在肺炎链球菌的转化实验中，促进 R 型菌转化成 S 型菌的转化因子是 S 型菌的( ) A.蛋白质 B.多糖 C.RNA D.DNA 答案 D 对点练 1 (2019 宁波九校联考)肺炎链球菌转化实验是证实 DNA 作为遗传物质 的最早证据，下列相关叙述正确的是( ) A.肺炎链球菌是导致人患败血症的病原体 B.肺炎链球菌的体内转化实验证明了 DNA 是肺炎链球菌的遗传物质 C.肺炎链球菌的体外转化实验证明了 DNA 是肺炎链球菌的遗传物质 D.粗糙型(R)菌株是唯一能够引起败血症或肺炎的菌株 解析 肺炎链球菌是导致小鼠患败血症的病原体，A
3、错误；肺炎链球菌的体内转 化实验证明 S 型细菌中含有某种转化因子将无毒性的 R 型活细菌转化为有毒性 的 S 型活细菌，B 错误；肺炎链球菌的体外转化实验证明了 DNA 是肺炎链球菌 的遗传物质，C 正确；光滑型(S)菌株是引起败血症或肺炎的菌株，D 错误。 答案 C 联想质疑 荚膜对 S 型菌有保护作用 S 型细菌的细胞提取物的制备方法： 将 S 型细菌用氯仿抽提数次用乙醇沉淀 将沉淀溶于盐溶液加入水解多糖的酶，37 消化 46 h再用氯仿抽提用 乙醇沉淀制得了含有转化因子的 S 型细菌的细胞提取物(含有核酸以及极少量 的蛋白质)。 目的：依次去掉多糖、蛋白质、RNA、脂质和 DNA，看细
4、胞提取物是否还有转 化活性。 (1)转化过程中并不是所有的 R 型细菌都被转化成 S 型细菌，而只是少部分 R 型 细菌被转化成 S 型细菌； (2)由于 DNA 的热稳定性比蛋白质要高，所以加热杀死 S 型细菌的过程中，其蛋 白质永久变性失活，但其内部的 DNA 在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活 性； (3)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组都通过添加特定的酶特异 性地去除了一种物质， 从而鉴定出 DNA 是遗传物质， 利用了自变量控制中的 “减 法原理” 。 (4)格里菲思的实验证明了 S 型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化 因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化
5、因子是 S 型细菌体内的 DNA。 研究表明，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示： (1)S 型活细菌是怎样产生的？ 提示：加热致死的 S 型细菌的 DNA 将 R 型细菌转化为 S 型活细菌。 (2)S 型细菌是有毒性的，据此推测曲线 BC 段上升的原因是什么？ 提示：有毒的 S 型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降低，R 型细菌、S 型细菌数量都增加。 艾弗里实验的基本思路和操作中的最大困难分别是什么？ 提示：从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质， 然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如 何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、
6、脂质、蛋白质等)。 , 噬菌体侵染细菌的实验 自主梳理 (1)1952 年， 赫尔希和蔡斯用 35S 和32P 分别标记 T2 噬菌体， 证明 T2 噬菌体的遗 传物质是 DNA() (2)用含 35S 的噬菌体侵染细菌，经离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质 () 提示：用含 35S 的噬菌体侵染细菌，经离心后，可在上清液中发现大量的放射性 物质。 (3)可用含 32P 的培养基培养 T2 噬菌体，以使其 DNA 带上放射性() 提示：不能用培养基直接培养病毒。 典例2 (2019 三明一中月考)以含(NH4)35 2SO4、 KH312PO4的培养基培养大肠杆菌， 再向大肠杆菌培养液中
7、接种 32P 标记的 T2 噬菌体(S 元素为32S)，一段时间后， 检测子代噬菌体的放射性及 S、P 元素，下表中对结果的预测，最可能发生的是 ( ) 选项 放射性 S 元素 P 元素 A 全部无 全部 32S 全部 31P B 全部有 全部 35S 多数 32P， 少数31P C 少数有 全部 32S 少数 32P， 多数32P D 全部有 全部 35S 少数 32P， 多数31P 解析 大肠杆菌中含有 35S 标记的氨基酸和含31P 的脱氧核苷酸， 噬菌体的 DNA 被 32P 标记，侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌，只有 DNA 进入，并以噬菌 体 DNA 为模板，利用大肠杆菌提供的脱
8、氧核苷酸，进行复制，合成子代噬菌体 的 DNA， 子代噬菌体少数含 32P， 多数含31P； 同时利用大肠杆菌提供的氨基酸， 合成噬菌体的蛋白质外壳，子代噬菌体全部含有 35S。 答案 D 对点练 2 (2019 都匀一中期末)某研究小组模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细 菌实验，进行了如下实验：用 35S 标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用32P 标记的噬菌体侵染未标记的细菌。短时间培养后进行搅拌离心，检测到放射性存 在的主要部位依次是( ) A.沉淀物、沉淀物 B.沉淀物、上清液 C.上清液、沉淀物 D.上清液、上清液 解析 短时间培养后，子代噬菌体在细菌体内不释放出来，离心后存在于沉淀物 中
9、。实验中，用 35S 标记的噬菌体侵染未标记的细菌，蛋白质外壳没有进入细 菌，所以离心后主要在上清液中检测到放射性。实验中，32P 存在于子代噬菌 体的 DNA 中，其放射性主要存在于沉淀物中。 答案 C 【归纳总结】 噬菌体侵染细菌实验过程 联想质疑 注入宿主细胞内的 T2 噬菌体的 DNA，消耗宿主细胞内的脱氧核苷酸和氨基酸， 指导宿主细胞合成 T2 噬菌体的 DNA 和蛋白质。 (1)能否用 14C 和18O 标记噬菌体？ 提示：不能，因为 DNA 和蛋白质都含 C 和 O。 (2)若保温时间过短，对第一组实验和第二组实验的结果会产生什么影响？为什 么？ 提示： 对第一组实验无影响， 但
10、会导致第二组实验的上清液中出现较高的放射性。 因为保温时间过短，会有大量亲代噬菌体尚未将 DNA 注入大肠杆菌，搅拌离心 后这部分完整的亲代噬菌体一并出现在上清液中。 (3)若保温时间过长，对以上两组实验的结果又会产生什么影响？为什么？ 提示：对第一组实验无影响，会导致第二组实验的上清液出现较高的放射性。因 为保温时间过长，子代噬菌体已经从裂解的大肠杆菌中释放出来，经搅拌离心， 这部分完整的子代噬菌体会一并出现在上清液中。 用 35S 和32P 作为标记元素的原因：蛋白质的组成元素是 C、H、O、N、S 等， DNA 的组成元素是 C、H、O、N、P。S 是蛋白质的特征元素，P 是 DNA 的
11、特 征元素，分别用 35S 和32P 作为标记元素，可单独分析两者是否具有遗传效应。 艾弗里和赫尔希等人分别采用了哪些技术手段？你如何理解科学与技术之间的 关系？ 提示： 艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、 物质的提纯和鉴定技术等。 赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的 提取和分离技术等(学生可能回答出其他技术，但只要回答出上述主要技术即可)。 科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因 此，科学与技术是相互支持、相互促进的。 烟草花叶病毒的侵染实验 自主梳理 1.烟草花叶病毒侵染烟草的实验 2.DNA 是主要的遗传物质 (
12、1)DNA 是所有生物的遗传物质() 提示：DNA 是绝大多数生物的遗传物质，RNA 病毒的遗传物质是 RNA，不是 DNA。 (2)酵母菌的遗传物质主要是 DNA() 提示：酵母菌的遗传物质是 DNA。 (3)病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA() (4)艾滋病病毒的遗传物质是 DNA 或 RNA() 提示：艾滋病病毒的遗传物质是 RNA。 典例 3 (2019 青岛高一检测)下列关于遗传物质的说法，错误的是( ) 真核生物的遗传物质是DNA 原核生物的遗传物质是RNA 细胞核中的 遗传物质是 DNA 细胞质中的遗传物质是 RNA 甲型 H1N1 流感病毒的遗 传物质是 DNA 或 RNA
13、 A. B. C. D. 解析 细胞生物无论是真核生物还是原核生物，遗传物质都是 DNA，正确、 错误；凡是有细胞结构的生物，无论是细胞核中还是细胞质中，遗传物质都是 DNA，正确、错误；甲型 H1N1 流感病毒是 RNA 病毒，遗传物质是 RNA， 错误。 答案 C 对点练 3 (2019 齐齐哈尔八中期末)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是 ( ) A.大肠杆菌的遗传物质主要是 DNA B.酵母菌的遗传物质分布在染色体、叶绿体和线粒体中 C.烟草花叶病毒的遗传物质含有硫元素 D.HIV 的遗传物质初步水解产生 4 种核糖核苷酸 解析 大肠杆菌为原核生物， 其遗传物质是 DNA， A 错
14、误； 酵母菌是真核生物， 具有真正的细胞核，含有线粒体，但是没有叶绿体，B 错误；烟草花叶病毒的遗 传物质为 RNA，RNA 不含有硫元素，C 错误；HIV 的遗传物质为 RNA，初步水 解产生 4 种核糖核苷酸，D 正确。 答案 D 联想质疑 烟草花叶病毒 对于整个生物界来说， 由于绝大多数生物的遗传物质都是 DNA， 所以 DNA 是主 要的遗传物质。 (1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？ 提示：分别是 DNA、DNA、RNA、DNA。 (2)烟草花叶病毒的核酸彻底水解可以得到几种小分子物质？分别是什么？ 提示：6 种；分别是 A、G、C、U、核糖、磷酸。 以细菌
15、或病毒作为实验材料有哪些优点？ 提示：细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：(1)个体很小，结构简单，细 菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物 质改变导致的结构和功能的变化。(2)繁殖快，细菌 2030 min 就可繁殖一代， 病毒短时间内可大量繁殖。 思维导图 晨读必背 1.无毒性的 R 型活细菌在与加热致死的 S 型细菌混合后， 转化为有毒性的 S 型活细菌， 而且转化后的这种性状是可 以遗传的。 2.赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA 进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此， 子代噬菌体的各种性状， 是通过亲代的DNA遗传的。 D
16、NA 才是噬菌体的遗传物质。 3.因为绝大多数生物的遗传物质是 DNA， 所以说 DNA 是 主要的遗传物质。 教材答案与提示 一、问题探讨 1.提示：遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一 代，结构比较稳定，等等。 2.提示： 这是一道开放性问题， 答案并不唯一， 只要提出正确的思路即可。 例如， 将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现，等等。 二、练习与应用 概念检测 1.D 2.A 拓展应用 1.提示：实验表明，噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是 DNA， 而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬 菌体是利用亲
17、代噬菌体的遗传信息， 以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外 壳的。 2.提示：肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物 质至少要具备以下几个特点：能够精确地自我复制；能够指导蛋白质的合成，从 而控制生物体的性状和新陈代谢的过程；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳 定，等等。 随堂检测 1.艾弗里细菌转化实验中，为了弄明白什么是遗传物质，他设计了有关实验，下 列选项所列的实验过程中，培养基中没有光滑菌落产生的是( ) A.有 R 型细菌的培养基S 型细菌的细胞提取物RNA 酶 B.有 R 型细菌的培养基S 型细菌的细胞提取物蛋白酶 C.有 R 型细菌的培养基S 型细菌的细
18、胞提取物酯酶 D.有 R 型细菌的培养基S 型细菌的细胞提取物DNA 酶 解析 D 项中 S 型细菌的 DNA 已被 DNA 酶水解，不能使 R 型活菌转化形成 S 型活菌。 答案 D 2.若用 3H 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，则对于子代噬菌体的叙述， 正确的是( ) A.外壳可能含有 3H B.DNA 可能含有 3H C.外壳和 DNA 都可能含有 3H D.外壳和 DNA 都不可能含有 3H 解析 用 3H 标记噬菌体标记的是噬菌体的 DNA 和蛋白质外壳，噬菌体侵染细 菌时，DNA 注入细菌，而外壳留在外面；然后利用细菌的脱氧核苷酸合成自身 的 DNA，利用细菌的氨基酸合成自身
19、的蛋白质，所以子代噬菌体外壳一定不含 有 3H，DNA 可能含有3H。 答案 B 3.(2019 攀枝花期末)DNA 是主要的遗传物质，因为( ) A.绝大多数生物由 DNA 携带遗传信息 B.细胞生物都含有 DNA C.只有 DNA 能够自我复制 D.DNA 是唯一能指导蛋白质合成的物质 解析 具有细胞结构的生物和绝大多数的病毒均是由 DNA 携带遗传信息，A 正 确；细胞生物都含有 DNA 和 RNA，故无法说明 DNA 是主要的遗传物质，B 错 误；RNA 也能够自我复制，C 错误；RNA 也能指导蛋白质合成，D 错误。 答案 A 4.真核生物的 DNA 主要分布在( ) A.拟核中 B
20、.细胞核中 C.线粒体中 D.叶绿体中 答案 B 5.下表为艾弗里的肺炎链球菌转化实验过程，请据图回答： 组别 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 步骤一 不加酶 蛋白酶 RNA 酶 酯酶 DNA 酶 步骤二 有 R 型细菌的培养基S 型细菌的细胞提取物，混合培养 (1)表中第二组， 向含有R型细菌的培养基和S型细菌的细胞提取物的混合物中， 加入蛋白酶，进行混合培养，后代中的细菌类型为_型。 (2)表中第五组， 向含有R型细菌的培养基和S型细菌的细胞提取物的混合物中， 加入 DNA 酶，进行混合培养，后代中的细菌类型为_型。 (3)表中能发生转化的是第_组。 (4)该实验说明：_ _。 答案 (1)R 和 S (2)R (3)一、二、三、四 (4)DNA 是该生物的遗传物质，蛋白质等其他物质不是该生物的遗传物质